JP5744957B2 - Battery status judgment device - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池に対し微小短絡が生じた状態又は微小短絡が生じる可能性が高い状態を判定する電池状態判定装置に関する。 The present invention relates to a battery state determination apparatus that determines a state in which a micro short circuit has occurred or a state in which a micro short circuit is highly likely to occur.
従来から二次電池に対し複素インピーダンス解析を行うことにより、電池の劣化状態や余寿命を評価する技術が提案されている。この方法によれば、電池を破壊することなく電池状態を評価することができるので、正常であると判定された電池を再利用することも可能である。 Conventionally, a technique for evaluating the deterioration state and remaining life of a battery by performing complex impedance analysis on a secondary battery has been proposed. According to this method, since the battery state can be evaluated without destroying the battery, it is possible to reuse the battery determined to be normal.
複素インピーダンス解析方法の一例として、二次電池の初期活性度及び劣化度を判定するための方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。この方法では、二次電池に対し、周波数を段階的に変化させながら交流電圧を印加することによって複素インピーダンスを測定する。さらに測定値からインピーダンスの実軸成分及び虚軸成分を求め、それらの値を二次元平面にプロットして、曲線及び直線からなる複素インピーダンス線を描画する。また複素インピーダンス線のうち、いわゆる電荷移動抵抗領域に相当する略円弧部分の径を近似法で求め、その径が所定のしきい値より小さいか否かを判断する。複素インピーダンスの略円弧部分の径が所定のしきい値よりも小さければ電池の初期活性度は十分であると判断し、その径が所定のしきい値以上であれば初期活性度は不十分とする。 As an example of the complex impedance analysis method, a method for determining the initial activity level and the deterioration level of a secondary battery is disclosed (see, for example, Patent Document 1). In this method, complex impedance is measured by applying an alternating voltage to a secondary battery while changing the frequency stepwise. Further, the real axis component and the imaginary axis component of the impedance are obtained from the measured values, and these values are plotted on a two-dimensional plane, and a complex impedance line composed of a curve and a straight line is drawn. In addition, a diameter of a substantially arc portion corresponding to a so-called charge transfer resistance region in the complex impedance line is obtained by an approximation method, and it is determined whether or not the diameter is smaller than a predetermined threshold value. If the diameter of the substantially circular arc portion of the complex impedance is smaller than a predetermined threshold value, it is determined that the initial activity of the battery is sufficient. If the diameter is equal to or larger than the predetermined threshold value, the initial activity is insufficient. To do.
また微小短絡が生じる可能性が高い状態の電池又は微小短絡が生じた電池は、正常な電池と比べて電池容量が少ないため、同様に放電したとしてもＳＯＣ（State of Charge；充電状態）が相違する。そのためＳＯＣの相違に基づくインピーダンス変化の相違から、微小短絡が生じた状態又は微小短絡が生じる可能性が高い状態であるか否かを判断する手法がある。 In addition, a battery with a high possibility of occurrence of a micro short circuit or a battery with a micro short circuit has a smaller battery capacity than a normal battery, and therefore the SOC (State of Charge) is different even if it is discharged in the same manner. To do. For this reason, there is a method for determining whether or not a state in which a micro short-circuit has occurred or a state in which there is a high possibility of a micro short-circuit from the difference in impedance change based on the difference in SOC.
しかしながら、電荷移動抵抗領域のインピーダンス変化の相違から微小短絡に関する判定を行う場合、ＳＯＣが変化してもインピーダンス変化が小さい電池では、微小短絡が生じる可能性が高い状態又は微小短絡が生じた状態であるか否かを判定することが困難であり、判定精度が低かった。このため例えば微小短絡ではない良品の電池を不良品として判定することがあった。このような電池としては、例えばニッケル水素電池や、車載用であって抵抗値が１０ｍΩ以下のリチウム電池が挙げられる。 However, when making a determination regarding a micro short circuit from the difference in impedance change in the charge transfer resistance region, in a battery with a small impedance change even if the SOC changes, there is a high possibility that a micro short circuit will occur or in a state where a micro short circuit has occurred. It was difficult to determine whether or not there was, and the determination accuracy was low. For this reason, for example, a good battery that is not a micro short-circuit may be determined as a defective product. As such a battery, for example, a nickel metal hydride battery or a lithium battery having a resistance value of 10 mΩ or less is used for in-vehicle use.
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、微小短絡が生じた状態又は微小短絡が生じる可能性が高い状態であるか否かを判定する電池状態判定装置の判定精度を向上することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is determination accuracy of a battery state determination device that determines whether or not a micro short circuit has occurred or is highly likely to occur. It is to improve.
上記課題を解決する電池状態判定装置は、二次電池に対し微小短絡が生じた状態又は微小短絡が生じる可能性が高い状態である微小短絡傾向状態を判定する電池状態判定装置であって、拡散抵抗領域に対応する周波数を測定周波数とし、該測定周波数の交流電圧又は交流電流を判定対象の二次電池に印加して複素インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記インピーダンス測定部から得られた前記複素インピーダンスの虚軸成分の絶対値を検出する検出部と、前記微小短絡傾向状態である二次電池の前記虚軸成分の絶対値の測定結果に基づき設定された下限閾値を記憶する記憶部と、前記検出部によって検出された前記虚軸成分の絶対値と前記下限閾値とを比較し、前記虚軸成分の絶対値が前記下限閾値よりも小さい場合に、前記判定対象の二次電池が前記微小短絡傾向状態であると判定する判定部とを備えた。 A battery state determination device that solves the above-described problem is a battery state determination device that determines a state of a micro short-circuit that is a state in which a micro short circuit has occurred or a state in which a micro short circuit is likely to occur. The frequency corresponding to the resistance region is set as the measurement frequency, the impedance measurement unit that measures the complex impedance by applying the alternating voltage or the alternating current of the measurement frequency to the secondary battery to be determined, and the impedance measurement unit obtained from the impedance measurement unit A detection unit that detects an absolute value of an imaginary axis component of complex impedance; and a storage unit that stores a lower limit threshold value set based on a measurement result of the absolute value of the imaginary axis component of the secondary battery that is in the state of a minute short circuit; The absolute value of the imaginary axis component detected by the detection unit is compared with the lower limit threshold value, and the absolute value of the imaginary axis component is smaller than the lower limit threshold value, Secondary battery to be judged is a the a determination unit is a micro short circuit tends state.
この電池状態判定装置では、判定対象の二次電池に対し、拡散抵抗領域の複素インピーダンスを測定し、虚軸成分の絶対値を微小短絡傾向状態を判定するためのパラメータとする。拡散抵抗領域は、複素インピーダンス曲線のうち低周波数側に表れる部分であって、微小短絡傾向状態の二次電池は拡散抵抗領域におけるインピーダンス変化が顕著になる。このため検出した虚軸成分の絶対値と予め設定した下限閾値とを比較することによって、微小短絡傾向状態の判定精度を向上できる。また特に虚軸成分の絶対値は、微小短絡傾向を最もよく反映するパラメータであり、誤差が比較的小さい。従って他のパラメータでは微小短絡傾向状態を検出しにくい電池でも、非破壊で微小短絡傾向状態を検出することができる。 In this battery state determination device, the complex impedance of the diffusion resistance region is measured for the determination-target secondary battery, and the absolute value of the imaginary axis component is used as a parameter for determining the micro short-circuit tendency state. The diffused resistance region is a portion that appears on the low frequency side of the complex impedance curve, and the impedance change in the diffused resistance region becomes remarkable in the secondary battery in a state of a short circuit tendency. Therefore, by comparing the detected absolute value of the imaginary axis component with a preset lower limit threshold, it is possible to improve the determination accuracy of the minute short-circuit tendency state. In particular, the absolute value of the imaginary axis component is a parameter that best reflects the tendency of short-circuiting, and the error is relatively small. Therefore, even with a battery in which it is difficult to detect a minute short-circuit tendency state with other parameters, a minute short-circuit tendency state can be detected nondestructively.
この電池状態判定装置について、前記インピーダンス測定部は、充電状態が２０％以下の前記二次電池に対し複素インピーダンス測定を行うことが好ましい。
即ち微小短絡傾向の二次電池の複素インピーダンスは、二次電池の充電状態（ＳＯＣ）が「０」に近いほど大きく変化する。上記電池状態判定装置は、充電状態が２０％以下の二次電池の複素インピーダンスを測定するので、微小短絡の検出精度も向上でき、判定を行うために二次電池を満充電にする必要がない。
About this battery state determination apparatus, it is preferable that the said impedance measurement part performs complex impedance measurement with respect to the said secondary battery whose charge state is 20% or less.
That is, the complex impedance of a secondary battery that tends to be short-circuited greatly changes as the state of charge (SOC) of the secondary battery approaches “0”. Since the battery state determination device measures the complex impedance of a secondary battery having a charged state of 20% or less, the detection accuracy of a micro short circuit can be improved, and it is not necessary to fully charge the secondary battery to perform the determination. .
この電池状態判定装置について、前記検出部は、前記虚軸成分の絶対値とともに前記複素インピーダンスの実軸成分の絶対値を算出し、前記記憶部は、前記虚軸成分の絶対値に対応する第１の下限閾値とともに、前記微小短絡傾向状態である二次電池の前記実軸成分の絶対値の測定結果に基づき設定された第２の下限閾値を記憶し、前記判定部は、判定対象の二次電池の前記虚軸成分の絶対値が前記第１の下限閾値よりも小さい、又は、前記実軸成分の絶対値が前記第２の下限閾値よりも小さい場合に、判定対象の二次電池が前記微小短絡傾向状態であると判定することが好ましい。 In the battery state determination device, the detection unit calculates the absolute value of the real axis component of the complex impedance together with the absolute value of the imaginary axis component, and the storage unit corresponds to the absolute value of the imaginary axis component. The second lower limit threshold set based on the measurement result of the absolute value of the real axis component of the secondary battery that is in the state of micro short-circuiting is stored together with the lower limit threshold of 1, and the determination unit stores the second lower limit threshold When the absolute value of the imaginary axis component of the secondary battery is smaller than the first lower limit threshold or when the absolute value of the real axis component is smaller than the second lower limit threshold, It is preferable to determine that the micro short-circuit tendency state is present.
この態様によれば、複素インピーダンスの虚軸成分の絶対値に加え、実軸成分の絶対値を微小短絡傾向状態を判定するためのパラメータとする。このため検出した虚軸成分の絶対値、及び実軸成分の絶対値と、それらに対応する各下限閾値とを比較することによって、微小短絡傾向状態の判定精度を向上できる。 According to this aspect, in addition to the absolute value of the imaginary axis component of the complex impedance, the absolute value of the real axis component is used as a parameter for determining the minute short-circuit tendency state. For this reason, by comparing the absolute value of the detected imaginary axis component and the absolute value of the real axis component with the corresponding lower limit threshold values, it is possible to improve the determination accuracy of the micro short-circuit tendency state.
上記課題を解決する電池状態判定装置は、二次電池に対し微小短絡が生じた状態又は微小短絡が生じる可能性が高い状態である微小短絡傾向状態を判定する電池状態判定装置であって、拡散抵抗領域に対応する周波数を測定周波数とし、該測定周波数の交流電圧又は交流電流を判定対象の二次電池に印加して複素インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記インピーダンス測定部から得られた前記複素インピーダンスの実軸成分の絶対値を検出する検出部と、前記微小短絡傾向状態である二次電池の前記実軸成分の測定結果に基づき設定された下限閾値を記憶する記憶部と、前記検出部によって検出された前記実軸成分の絶対値と前記下限閾値とを比較し、前記実軸成分の絶対値が前記下限閾値よりも小さい場合に、前記判定対象の二次電池が前記微小短絡傾向状態であると判定する判定部とを備えた。 A battery state determination device that solves the above-described problem is a battery state determination device that determines a state of a micro short-circuit that is a state in which a micro short circuit has occurred or a state in which a micro short circuit is likely to occur. The frequency corresponding to the resistance region is set as the measurement frequency, the impedance measurement unit that measures the complex impedance by applying the alternating voltage or the alternating current of the measurement frequency to the secondary battery to be determined, and the impedance measurement unit obtained from the impedance measurement unit A detection unit that detects an absolute value of a real axis component of complex impedance; a storage unit that stores a lower limit threshold value set based on a measurement result of the real axis component of the secondary battery that is in a state of micro short-circuiting; and the detection The absolute value of the real axis component detected by the unit is compared with the lower limit threshold, and when the absolute value of the real axis component is smaller than the lower limit threshold, the determination pair Secondary battery has a the a determination unit is a micro short circuit tends state.
この電池状態判定装置では、判定対象の二次電池に対し、拡散抵抗領域の複素インピーダンスを測定し、実軸成分の絶対値を微小短絡傾向状態を判定するためのパラメータとする。拡散抵抗領域は、複素インピーダンス曲線のうち低周波数側に表れる部分であって、微小短絡傾向状態の二次電池は拡散抵抗領域におけるインピーダンス変化が顕著になる。このため検出した実軸成分の絶対値と予め設定した下限閾値とを比較することによって、微小短絡傾向状態の判定精度を向上できる。従って他のパラメータでは微小短絡傾向状態を検出しにくい電池であっても、非破壊で微小短絡傾向状態を検出することができる。 In this battery state determination device, the complex impedance of the diffusion resistance region is measured for the secondary battery to be determined, and the absolute value of the real axis component is used as a parameter for determining the micro short-circuit tendency state. The diffused resistance region is a portion that appears on the low frequency side of the complex impedance curve, and the impedance change in the diffused resistance region becomes remarkable in the secondary battery in a state of a short circuit tendency. Therefore, by comparing the absolute value of the detected real axis component with a preset lower limit threshold, it is possible to improve the determination accuracy of the minute short-circuit tendency state. Therefore, even if the battery is difficult to detect the micro short-circuit tendency state with other parameters, the micro short-circuit tendency state can be detected without destruction.
上記課題を解決する電池状態判定装置は、二次電池に対し微小短絡が生じた状態又は微小短絡が生じる可能性が高い状態である微小短絡傾向状態を判定する電池状態判定装置であって、拡散抵抗領域に対応する周波数を測定周波数とし、該測定周波数の交流電圧又は交流電流を判定対象の二次電池に印加して複素インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記インピーダンス測定部から得られた前記複素インピーダンスの絶対値を検出する検出部と、前記微小短絡傾向状態である二次電池の前記複素インピーダンスの測定結果に基づき設定された下限閾値を記憶する記憶部と、前記検出部によって検出された前記複素インピーダンスの絶対値と前記下限閾値とを比較し、前記複素インピーダンスの絶対値が前記下限閾値よりも小さい場合に、前記判定対象の二次電池が前記微小短絡傾向状態であると判定する判定部とを備えた。 A battery state determination device that solves the above-described problem is a battery state determination device that determines a state of a micro short-circuit that is a state in which a micro short circuit has occurred or a state in which a micro short circuit is likely to occur. The frequency corresponding to the resistance region is set as the measurement frequency, the impedance measurement unit that measures the complex impedance by applying the alternating voltage or the alternating current of the measurement frequency to the secondary battery to be determined, and the impedance measurement unit obtained from the impedance measurement unit Detected by the detection unit that detects the absolute value of the complex impedance, a storage unit that stores a lower limit threshold value set based on the measurement result of the complex impedance of the secondary battery that is prone to the short circuit, and detected by the detection unit The absolute value of the complex impedance is compared with the lower threshold, and the absolute value of the complex impedance is smaller than the lower threshold. If the secondary battery of the determination target is a the a determination unit is a micro short circuit tends state.
この電池状態判定装置では、判定対象の二次電池に対し、拡散抵抗領域の複素インピーダンスを測定し、該複素インピーダンスの絶対値を微小短絡傾向状態を判定するためのパラメータとする。拡散抵抗領域は、複素インピーダンス曲線のうち低周波数側に表れる部分であって、微小短絡傾向状態の二次電池は拡散抵抗領域におけるインピーダンス変化が顕著になる。このため検出したインピーダンスの絶対値と予め設定した下限閾値とを比較することによって、微小短絡傾向状態の判定精度を向上できる。従って他のパラメータでは微小短絡傾向状態を検出しにくい電池であっても、非破壊で微小短絡傾向状態を検出することができる。 In this battery state determination device, the complex impedance in the diffusion resistance region is measured for the secondary battery to be determined, and the absolute value of the complex impedance is used as a parameter for determining the micro short-circuit tendency state. The diffused resistance region is a portion that appears on the low frequency side of the complex impedance curve, and the impedance change in the diffused resistance region becomes remarkable in the secondary battery in a state of a short circuit tendency. For this reason, by comparing the absolute value of the detected impedance with a preset lower limit threshold, it is possible to improve the determination accuracy of the micro short-circuit tendency state. Therefore, even if the battery is difficult to detect the micro short-circuit tendency state with other parameters, the micro short-circuit tendency state can be detected without destruction.
これらの電池状態判定装置について、前記インピーダンス測定部は、充電状態が２０％以下の前記二次電池に対し複素インピーダンス測定を行うことが好ましい。
即ち微小短絡傾向の二次電池の複素インピーダンスは、二次電池の充電状態（ＳＯＣ）が「０」に近いほど大きく変化する。上記電池状態判定装置は、充電状態が２０％以下の二次電池の複素インピーダンスを測定するので、微小短絡の検出精度も向上でき、判定を行うために二次電池を満充電にする必要がない。
About these battery state determination apparatuses, it is preferable that the impedance measurement unit performs complex impedance measurement on the secondary battery having a charged state of 20% or less.
That is, the complex impedance of a secondary battery that tends to be short-circuited greatly changes as the state of charge (SOC) of the secondary battery approaches “0”. Since the battery state determination device measures the complex impedance of a secondary battery having a charged state of 20% or less, the detection accuracy of a micro short circuit can be improved, and it is not necessary to fully charge the secondary battery to perform the determination. .
本発明にかかる電池状態判定装置によれば、微小短絡が生じた状態又は微小短絡が生じる可能性が高い状態であるか否かを判定する精度を向上することができる。 According to the battery state determination device of the present invention, it is possible to improve the accuracy of determining whether or not a minute short circuit has occurred or a state in which there is a high possibility of a minute short circuit.
（第１実施形態）
以下、電池状態判定装置の第１実施形態を説明する。この装置では、車載用であって抵抗値が１０ｍΩ以下のリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池に対し、微小短絡が生じた状態又は微小短絡が生じる可能性が高い状態（微小短絡傾向状態）であるか否かを判定する。微小短絡は、電池内における僅かな析出物や微小な異物の混入等を要因とする微小な短絡であり、直ちに電池が使用不可能な状態にはならない場合もある。微小短絡は短絡箇所に微小電流が流れることで瞬間的に焼切れる場合もあるが、電池の性能低下の要因となりうる他、内部短絡を招来する可能性もある。
(First embodiment)
Hereinafter, 1st Embodiment of a battery state determination apparatus is described. In this device, for a secondary battery such as a lithium-ion battery or a nickel-metal hydride battery having a resistance value of 10 mΩ or less, a state in which a micro short circuit has occurred or a state in which a micro short circuit is highly likely to occur (prone to a short circuit) State). The micro short-circuit is a micro short-circuit caused by a slight amount of precipitates or a minute foreign substance in the battery, and the battery may not be immediately disabled. A micro short-circuit may burn out instantaneously when a micro-current flows through the short-circuit location, but it may cause a decrease in battery performance and may cause an internal short circuit.
図１に示すように、電池状態判定装置１０は、測定装置１１、及び判定装置１２を備えている。測定装置１１は、インピーダンス測定部１１ａ及びＳＯＣ調整部１１ｂを有している。インピーダンス測定部１１ａは、判定対象である電池モジュールＭに交流電圧又は交流電流を印加して、電池モジュールＭの複素インピーダンスを測定する。ＳＯＣ調整部１１ｂは、電池モジュールＭのＳＯＣを調整する。電池モジュールＭは、本実施形態では複数のバッテリーセルから構成されている。この電池モジュールＭが複数組み合わされることによって、電池スタックが構成され、当該電池スタック及びＥＣＵ等により車両等に搭載される電池パックが構成される。
As shown in FIG. 1, the battery
判定装置１２は、ＣＰＵ１２ａ、ＲＡＭ１２ｂ及びＲＯＭ１２ｃ等を有し、ＲＯＭ１２ｃには、微小短絡傾向状態の判定に用いられるプログラムが格納されている。判定装置１２の判定結果は、ディスプレイ、印刷装置等の出力装置１３に出力される。この判定装置１２は検出部、記憶部、判定部を構成する。
The
判定装置１２は、測定装置１１から複素インピーダンス測定値を入力する。判定装置１２のＲＯＭ１２ｃには、判定対象となる電池モジュールＭに対し、実験等を通じて設定された測定周波数Ｆｄｉｆ及び下限閾値Ｚｊｍｉｎが格納されている。この測定周波数Ｆｄｉｆ及び下限閾値Ｚｊｍｉｎは、ニッケル水素電池、リチウム電池といった電池種別によって変化する。また同じ電池種別でもセル数や容量等が異なる場合には変化する。従って判定対象となる電池の種別や構成が変化する場合には、測定周波数Ｆｄｉｆ及び下限閾値Ｚｊｍｉｎを判定対象に合わせて設定する。
The
電池モジュールＭの複素インピーダンスＺは、ベクトル成分である実軸成分Ｚｒｅａｌ及び虚軸成分Ｚｉｍｇによって以下のようにあらわされる。尚、「ｊ」は虚軸単位である。
Ｚ＝Ｚｒｅａｌ＋ｊＺｉｍｇ
The complex impedance Z of the battery module M is expressed by the real axis component Zreal and the imaginary axis component Zimg which are vector components as follows. “J” is an imaginary axis unit.
Z = Zreal + jZimg
図２に示す複素インピーダンス曲線Ｎは、複素インピーダンスの実軸成分及び虚軸成分の大きさを２次元平面にプロットしたものを模式化して示している。この複素インピーダンス曲線Ｎは、電池モジュールＭに印加される交流電圧（又は交流電流）の周波数を変化させて測定されている。横軸は実軸成分Ｚｒｅａｌの絶対値（｜Ｚｒｅａｌ｜）、縦軸は虚軸成分Ｚｉｍｇ（｜Ｚｉｍｇ｜）の絶対値である。 The complex impedance curve N shown in FIG. 2 schematically shows a plot of the magnitudes of the real and imaginary axis components of the complex impedance on a two-dimensional plane. The complex impedance curve N is measured by changing the frequency of the alternating voltage (or alternating current) applied to the battery module M. The horizontal axis represents the absolute value (| Zreal |) of the real axis component Zreal, and the vertical axis represents the absolute value of the imaginary axis component Zimg (| Zimg |).
複素インピーダンス曲線Ｎは、高周波数側から部品液抵抗領域Ａ、円弧状の電荷移動抵抗領域Ｂ、略直線状の拡散抵抗領域Ｃに分けられる。部品液抵抗領域Ａは、活物質や集電体内の接触抵抗、セパレータ内の電解液内のイオンが移動する際の抵抗等が表れた領域である。電荷移動抵抗領域Ｂは、電荷移動等における抵抗の領域であって、拡散抵抗領域Ｃは、物質拡散が関与したインピーダンスが表れた領域である。 The complex impedance curve N is divided into a component liquid resistance region A, an arc-shaped charge transfer resistance region B, and a substantially linear diffusion resistance region C from the high frequency side. The component liquid resistance region A is a region where contact resistance in the active material or the current collector, resistance when ions in the electrolytic solution in the separator move, and the like appear. The charge transfer resistance region B is a resistance region in charge transfer or the like, and the diffusion resistance region C is a region where impedance relating to material diffusion appears.
測定周波数Ｆｄｉｆは、この拡散抵抗領域Ｃに対応する周波数範囲のうち所定の周波数である。測定周波数Ｆｄｉｆを拡散抵抗領域Ｃに対応する周波数とするのは、微小短絡傾向状態の電池モジュールＭは、他の領域Ａ，Ｂに比べて、拡散抵抗領域Ｃにおけるインピーダンス変化が顕著であることによる。微小短絡傾向状態であるか否かを判定する際には、測定周波数Ｆｄｉｆの交流電圧又は交流電流が電池モジュールＭに印加される。 The measurement frequency Fdif is a predetermined frequency in the frequency range corresponding to the diffusion resistance region C. The measurement frequency Fdif is set to a frequency corresponding to the diffusion resistance region C because the battery module M in a state of a short circuit tendency has a remarkable impedance change in the diffusion resistance region C compared to the other regions A and B. . When determining whether or not the state is a micro short-circuit tendency state, an AC voltage or an AC current having a measurement frequency Fdif is applied to the battery module M.
また下限閾値Ｚｊｍｉｎは、複素インピーダンスの虚軸成分の大きさの下限を示しており、下限閾値Ｚｊｍｉｎ未満の虚軸成分の絶対値が測定された電池モジュールＭは、微小短絡傾向状態である不良品と判定される。 The lower limit threshold Zjmin indicates the lower limit of the magnitude of the imaginary axis component of the complex impedance, and the battery module M in which the absolute value of the imaginary axis component less than the lower limit threshold Zjmin is measured is a defective product that is in a micro short-circuit tendency state. It is determined.
下限閾値Ｚｊｍｉｎの具体的な値は、以下のように設定される。例えば数百個の電池モジュールＭを検査対象とし、各電池モジュールＭに１つずつ測定周波数Ｆｄｉｆの交流電圧を印加し、測定装置１１等により複素インピーダンスの虚軸成分Ｚｉｍｇを測定する。ここで実軸成分Ｚｒｅａｌではなく虚軸成分Ｚｉｍｇを測定するのは、実軸成分Ｚｒｅａｌには、微小短絡傾向だけでなく液抵抗・部品抵抗の増加による異常も反映され、虚軸成分Ｚｉｍｇには微小短絡傾向が最もよく反映されるためである。
A specific value of the lower limit threshold Zjmin is set as follows. For example, hundreds of battery modules M are to be inspected, an AC voltage having a measurement frequency Fdif is applied to each battery module M one by one, and the imaginary axis component Zimg of complex impedance is measured by the measuring
各電池モジュールＭの虚軸成分Ｚｉｍｇを測定すると、分解解析等、公知の方法によって各電池モジュールＭの微小短絡の有無、微小短絡が生じる可能性があるか否かを判断する。 When the imaginary axis component Zimg of each battery module M is measured, the presence or absence of a micro short circuit of each battery module M and whether or not there is a possibility of the micro short circuit are determined by a known method such as decomposition analysis.
図３に示される分布図は、各電池モジュールＭに測定周波数Ｆｄｉｆの交流電圧を印加したときの虚軸成分Ｚｉｍｇの分布を示すものであり、横軸が虚軸成分Ｚｉｍｇの絶対値、縦軸が電池モジュールＭの数量である。図３の分布図では、虚軸成分Ｚｉｍｇの絶対値が６．０ｍΩより小さい領域に不良品、虚軸成分Ｚｉｍｇの絶対値が６．０ｍΩ以上の領域に良品が分布している。従ってこの良品及び不良品の境界である６．０ｍΩを下限閾値Ｚｊｍｉｎとする。なお、分布図に、良品及び不良品の明確な境界が見られず、良品及び不良品が混在する領域がある場合には、その混在領域の最大値、又は、混在領域のうち良品個数が不良品個数よりも多くなる値に下限閾値Ｚｊｍｉｎを設定してもよい。 The distribution diagram shown in FIG. 3 shows the distribution of the imaginary axis component Zimg when an AC voltage of the measurement frequency Fdif is applied to each battery module M, the horizontal axis is the absolute value of the imaginary axis component Zimg, and the vertical axis Is the quantity of the battery module M. In the distribution diagram of FIG. 3, defective products are distributed in a region where the absolute value of the imaginary axis component Zimg is smaller than 6.0 mΩ, and non-defective products are distributed in a region where the absolute value of the imaginary axis component Zimg is 6.0 mΩ or more. Accordingly, 6.0 mΩ, which is the boundary between the non-defective product and the defective product, is set as the lower limit threshold Zjmin. If there is no clear boundary between good and defective products in the distribution map and there is a region where both good and defective products are mixed, the maximum value of the mixed region or the number of good products in the mixed region is not valid. The lower limit threshold Zjmin may be set to a value that is greater than the number of non-defective products.
図４は、良品の複素インピーダンス曲線Ｎ１及び不良品の複素インピーダンス曲線Ｎ２であって、ＳＯＣが低い状態の良品及び不良品の電池モジュールＭに対し周波数を変化させて交流電圧を印加して測定したものである。微小短絡傾向状態のない良品は、曲線Ｎ１のうち測定周波数Ｆｄｉｆに対応する点Ｐ１の虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が下限閾値Ｚｊｍｉｎを超えている。一方、微小短絡傾向状態である不良品は、曲線Ｎ２のうち測定周波数Ｆｄｉｆに対応する点Ｐ２の虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が下限閾値Ｚｊｍｉｎ未満である。尚、電池モジュールＭを構成する電池セルのうち１つでも微小短絡傾向状態である場合には、電池モジュールＭの複素インピーダンスの虚軸成分Ｚｉｍｇの絶対値は、下限閾値Ｚｊｍｉｎ未満となる。 FIG. 4 shows a complex impedance curve N1 of a non-defective product and a complex impedance curve N2 of a non-defective product, which are measured by applying an alternating voltage to the good and defective battery module M having a low SOC while changing the frequency. Is. In a non-defective product having no micro short-circuit tendency state, the absolute value | Zimg | of the imaginary axis component at the point P1 corresponding to the measurement frequency Fdif in the curve N1 exceeds the lower limit threshold Zjmin. On the other hand, in the defective product that is in the state of a micro short circuit, the absolute value | Zimg | of the imaginary axis component of the point P2 corresponding to the measurement frequency Fdif in the curve N2 is less than the lower threshold Zjmin. Note that when even one of the battery cells constituting the battery module M is in a short-circuit tendency state, the absolute value of the imaginary axis component Zimg of the complex impedance of the battery module M is less than the lower limit threshold Zjmin.
(動作)
次に本実施形態の微小短絡傾向状態の判定方法について説明する。ここでは微小短絡傾向状態の判定は、電池状態判定装置１０により自動的に行われる。
(Operation)
Next, the determination method of the micro short circuit tendency state of this embodiment is demonstrated. Here, the determination of the micro short-circuit tendency state is automatically performed by the battery
図５に示すように、判定装置１２は、測定装置１１のＳＯＣ調整部１１ｂを制御して、電池モジュールＭのＳＯＣ調整を行う（ステップＳ１）。ＳＯＣ調整部１１ｂは、電池モジュールＭの放電（又は充電）を行い、ＳＯＣを低い状態にする。具体的には電池モジュールＭのＳＯＣを２０％以下にすることが好ましく、５％以下にすることが特に好ましい。このようにＳＯＣを低い状態にすると、図４に示すインピーダンス曲線のように、ＳＯＣが高い状態に比べインピーダンス変化が顕著となり判定しやすくなる。またＳＯＣを５％以下にすると、インピーダンス変化が特に顕著になり、判定精度をより向上できる。
As shown in FIG. 5, the
ＳＯＣ調整を行うと、判定装置１２は測定装置１１を制御して、インピーダンス測定部１１ａにより電池モジュールＭの複素インピーダンス測定を行う（ステップＳ２）。このとき判定装置１２は、測定装置１１に対し、ＲＯＭ１２ｃに格納された測定周波数Ｆｄｉｆの交流電圧を電池モジュールＭに印加するように制御する。又は測定装置１１側に測定周波数Ｆｄｉｆを予め設定していてもよい。このとき測定周波数Ｆｄｉｆを所定の値に設定することにより、周波数範囲を設定する場合に比べ測定時間を短くすることができる。
If SOC adjustment is performed, the
インピーダンス測定部１１ａは、電池モジュールＭの複素インピーダンスを測定すると、測定値を判定装置１２に出力する。判定装置１２は、測定値に基づき複素インピーダンスの虚軸成分の絶対値（｜Ｚｉｍｇ｜）を算出する（ステップＳ３）。また、判定装置１２は、ＲＯＭ１２ｃから下限閾値Ｚｊｍｉｎを読み出し（ステップＳ４）、虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が、下限閾値Ｚｊｍｉｎ未満であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
When the
虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が、下限閾値Ｚｊｍｉｎ以上である場合には、判定装置１２は、判定対象の電池モジュールＭが微小短絡傾向状態ではないとして、良品判定を行う（ステップＳ６）。一方、虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が、下限閾値Ｚｊｍｉｎ以下である場合には、判定装置１２は、判定対象の電池モジュールＭが微小短絡傾向状態の不良品であると判定する（ステップＳ７）。
When the absolute value | Zimg | of the imaginary axis component is equal to or greater than the lower limit threshold Zjmin, the
以上説明したように、第１実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）第１実施形態によれば、判定対象の電池モジュールＭに対し、拡散抵抗領域の複素インピーダンスを測定し、複素インピーダンスの虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜を微小短絡傾向状態を判定するためのパラメータとして検出する。拡散抵抗領域は、複素インピーダンス曲線Ｎのうち低周波数側に表れる部分であって、微小短絡傾向状態の二次電池は拡散抵抗領域におけるインピーダンス変化が顕著になる。このため検出した虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜と予め設定した下限閾値Ｚｊｍｉｎとを比較することによって、従来に比べ微小短絡傾向状態の電池モジュールＭを比較的精度よく検出できる。また特に虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜は、微小短絡傾向を最もよく反映するパラメータであり、誤差が比較的小さい。従って微小短絡傾向状態が生じたときに他のパラメータでは変化の小さい電池であっても、非破壊で微小短絡傾向状態を検出することができる。
As described above, according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) According to the first embodiment, the complex impedance of the diffusion resistance region is measured for the battery module M to be determined, and the absolute value | Zimg | of the imaginary axis component of the complex impedance is determined as a micro short-circuit tendency state. To detect as a parameter. The diffused resistance region is a portion that appears on the low frequency side of the complex impedance curve N, and the impedance change in the diffused resistance region becomes noticeable in the secondary battery in a state of micro short circuit. For this reason, by comparing the absolute value | Zimg | of the detected imaginary axis component with a preset lower limit threshold Zjmin, the battery module M in a state of a short circuit can be detected with relatively high accuracy compared to the conventional case. In particular, the absolute value | Zimg | of the imaginary axis component is a parameter that best reflects the tendency of a short-circuit, and the error is relatively small. Therefore, even when the battery has a small change in other parameters when the minute short-circuit tendency state occurs, the minute short-circuit tendency state can be detected without destruction.
（２）第１実施形態では、微小短絡傾向の電池モジュールＭの複素インピーダンスは、電池モジュールＭの充電状態（ＳＯＣ）が「０」に近いほど大きく変化する。電池状態判定装置１０は、充電状態が２０％以下の二次電池の複素インピーダンスを測定するので、微小短絡の判定精度も向上でき、判定のために二次電池を満充電にする必要がない。またＳＯＣを５％以下にした場合には、インピーダンス変化が特に顕著になり、判定精度をより向上できる。
(2) In the first embodiment, the complex impedance of the battery module M that tends to be short-circuited greatly changes as the state of charge (SOC) of the battery module M approaches “0”. Since the battery
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図６にしたがって説明する。尚、第２実施形態は、第１実施形態の判定方法の手順を変更したのみの構成であるため、同様の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the second embodiment has a configuration in which the procedure of the determination method of the first embodiment is changed, the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
本実施形態では、微小短絡傾向状態の判定に複素インピーダンスの実軸成分を用いる。上述したように実軸成分Ｚｒｅａｌは、微小短絡傾向だけではなく、液抵抗・部品抵抗等の増加が反映されるが、例えば液抵抗・部品抵抗等の増加を含めて異常を判定する場合には、実軸成分Ｚｒｅａｌを判定用のパラメータとして用いることが好ましい。 In the present embodiment, the real axis component of complex impedance is used to determine the minute short-circuit tendency state. As described above, the real axis component Zreal reflects not only the tendency of short-circuits but also increases in liquid resistance and component resistance. For example, when determining abnormality including increases in liquid resistance and component resistance, etc. The real axis component Zreal is preferably used as a determination parameter.
この場合には、第１実施形態における虚軸成分Ｚｉｍｇの下限閾値Ｚｊｍｉｎを決める手順と同様に、実軸成分Ｚｒｅａｌの下限閾値Ｚｒｍｉｎを決定する。即ち、数百個の電池モジュールＭを検査対象とし、測定周波数Ｆｄｉｆの交流電圧を印加し、測定装置１１により複素インピーダンスの実軸成分Ｚｒｅａｌを測定する。そして各電池モジュールＭの微小短絡の有無、微小短絡が生じる可能性があるか否かを公知の方法で判定する。そして図３に示されるような分布図を作成し、その分布図から良品と不良品との境界となる下限閾値Ｚｒｍｉｎを設定する。
In this case, the lower limit threshold Zrmin of the real axis component Zreal is determined in the same manner as the procedure for determining the lower limit threshold Zjmin of the imaginary axis component Zimg in the first embodiment. That is, several hundred battery modules M are to be inspected, an AC voltage having a measurement frequency Fdif is applied, and the real axis component Zreal of the complex impedance is measured by the measuring
次に本実施形態における電池状態判定装置１０の動作について説明する。本実施形態の動作及び第１実施形態の動作の共通部分については、同一のステップ番号を付して説明を省略する。図６に示すように、判定装置１２は、第１実施形態と同様に、測定装置１１のＳＯＣ調整部１１ｂを制御して、電池モジュールＭのＳＯＣ調整を行う（ステップＳ１）。ＳＯＣ調整部１１ｂは、電池モジュールＭの放電（又は充電）を行い、ＳＯＣを低い状態にする。具体的には電池モジュールＭのＳＯＣを２０％以下にすることが好ましく、５％以下にすることが特に好ましい。このようにＳＯＣを低い状態にすると、ＳＯＣが高い状態に比べインピーダンス変化が顕著となり判定しやすくなる。またＳＯＣを５％以下にすると、インピーダンス変化が特に顕著になり、判定精度をより向上できる。
Next, operation | movement of the battery
また判定装置１２は測定装置１１を制御して、インピーダンス測定部１１ａにより電池モジュールＭの複素インピーダンス測定を行う（ステップＳ２）。
インピーダンス測定部１１ａは、電池モジュールＭの複素インピーダンスを測定すると、測定値を判定装置１２に出力する。判定装置１２は、測定値に基づき複素インピーダンスの実軸成分の絶対値（｜Ｚｒｅａｌ｜）を算出する（ステップＳ１０）。また、判定装置１２は、ＲＯＭ１２ｃから、実軸成分の絶対値の下限閾値Ｚｒｍｉｎを読み出し（ステップＳ１１）、虚軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜が、下限閾値Ｚｒｍｉｎ未満であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
Moreover, the
When the
実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜が、下限閾値Ｚｒｍｉｎ以上である場合には、判定装置１２は、判定対象の電池モジュールＭが微小短絡傾向状態ではないとして、良品判定を行う（ステップＳ６）。即ち、ステップＳ６で良品判定された電池モジュールＭは、微小短絡傾向状態ではなく、液抵抗・部品抵抗の増加による異常もない可能性が高い。
If the absolute value | Zreal | of the real axis component is equal to or greater than the lower limit threshold Zrmin, the
一方、実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜が、下限閾値Ｚｒｍｉｎ未満である場合には、判定装置１２は、判定対象の電池モジュールＭが微小短絡傾向状態であると判定する（ステップＳ７）。
On the other hand, when the absolute value | Zreal | of the real axis component is less than the lower limit threshold Zrmin, the
以上説明したように、第２実施形態によれば、第１実施形態の（２）に記載の効果に加えて以下に列挙する効果が得られるようになる。
（３）第２実施形態では、電池モジュールＭに対し、拡散抵抗領域の複素インピーダンスを測定し、複素インピーダンスの実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜を微小短絡傾向状態を判定するためのパラメータとして検出する。拡散抵抗領域は、複素インピーダンス曲線Ｎのうち低周波数側に表れる部分であって、微小短絡傾向状態の電池モジュールＭは拡散抵抗領域におけるインピーダンス変化が顕著になる。このため検出した実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜と予め設定した下限閾値Ｚｒｍｉｎとを比較することによって、微小短絡傾向状態の判定精度を向上できる。従って微小短絡傾向状態が生じたときに他のパラメータでは変化の小さい電池であっても、非破壊で微小短絡傾向状態を検出することができる。
As described above, according to the second embodiment, the effects listed below can be obtained in addition to the effects described in (2) of the first embodiment.
(3) In the second embodiment, the complex impedance of the diffused resistance region is measured for the battery module M, and the absolute value | Zreal | of the real axis component of the complex impedance is detected as a parameter for determining the micro short-circuit tendency state. To do. The diffused resistance region is a portion that appears on the low frequency side of the complex impedance curve N, and the battery module M in the state of a minute short circuit has a significant impedance change in the diffused resistance region. For this reason, by comparing the absolute value | Zreal | of the detected real axis component with a preset lower limit threshold Zrmin, it is possible to improve the determination accuracy of the minute short-circuit tendency state. Therefore, even when the battery has a small change in other parameters when the minute short-circuit tendency state occurs, the minute short-circuit tendency state can be detected without destruction.
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図７にしたがって説明する。尚、第３実施形態は、第１実施形態の判定方法の手順を変更したのみの構成である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the third embodiment has a configuration in which the procedure of the determination method of the first embodiment is changed.
本実施形態では、微小短絡傾向状態の判定に複素インピーダンスの絶対値（｜Ｚ｜）を用いる。｜Ｚ｜は以下のようにあらわされる。
｜Ｚ｜＝{（Ｚｉｍｇ）２＋（Ｚｒｅａｌ）２}１／２
従って、複素インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜は実軸成分Ｚｒｅａｌを含むが、液抵抗・部品抵抗等の増加を含めて判定する場合等には、実軸成分Ｚｒｅａｌを判定用のパラメータとして用いることが好ましく、虚軸成分Ｚｉｍｇが含まれる複素インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜で判定することで、微小短絡傾向状態における判定精度も向上できる。
In the present embodiment, the absolute value (| Z |) of the complex impedance is used to determine the minute short-circuit tendency state. | Z | is expressed as follows.
| Z | = {(Zimg) 2 + (Zreal) 2 } 1/2
Therefore, the absolute value | Z | of the complex impedance includes the real axis component Zreal. However, in the case of determining including an increase in liquid resistance, component resistance, etc., the real axis component Zreal may be used as a determination parameter. Preferably, the determination accuracy in the short-circuit tendency state can be improved by determining the absolute value | Z | of the complex impedance including the imaginary axis component Zimg.
本実施形態の下限閾値Ｚｍｉｎの設定方法は、第１実施形態と同様である。即ち上述した分布図の横軸となるパラメータが、複素インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜であることのみが異なる。 The setting method of the lower limit threshold Zmin of this embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, the only difference is that the parameter on the horizontal axis of the above distribution map is the absolute value | Z | of the complex impedance.
次に本実施形態における電池状態判定装置１０の動作について説明する。本実施形態の動作及び第１実施形態の動作の共通部分については、同一のステップ番号を付して説明を省略する。図７に示すように、判定装置１２は、第１及び第２第１実施形態と同様に、電池モジュールＭのＳＯＣ調整を行う（ステップＳ１）。このときＳＯＣ調整部１１ｂは、電池モジュールＭの放電（又は充電）を行い、ＳＯＣを低い状態にする。具体的には電池モジュールＭのＳＯＣを２０％以下にすることが好ましく、５％以下にすることが特に好ましい。このようにＳＯＣを低い状態にすると、ＳＯＣが高い状態に比べインピーダンス変化が顕著となり判定しやすくなる。またＳＯＣを５％以下にすると、インピーダンス変化が特に顕著になり、判定精度をより向上できる。
Next, operation | movement of the battery
また判定装置１２は、インピーダンス測定部１１ａにより電池モジュールＭの複素インピーダンス測定を行う（ステップＳ２）。
判定装置１２は、インピーダンス測定部１１ａによる測定値に基づき複素インピーダンスの絶対値（｜Ｚ｜）を算出する（ステップＳ２０）。また、判定装置１２は、ＲＯＭ１２ｃから、複素インピーダンスの絶対値の下限閾値Ｚｍｉｎを読み出し（ステップＳ２１）、複素インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が、下限閾値Ｚｍｉｎ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。
Moreover, the
The
複素インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が、下限閾値Ｚｍｉｎよりも大きい場合には、判定装置１２は、判定対象の電池モジュールＭが微小短絡傾向状態ではないとして、良品判定を行う（ステップＳ６）。一方、複素インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が、下限閾値Ｚｍｉｎ以下である場合には、判定装置１２は、判定対象の電池モジュールＭが微小短絡傾向状態であると判定する（ステップＳ７）。
If the absolute value | Z | of the complex impedance is greater than the lower limit threshold Zmin, the
以上説明したように、第３実施形態によれば、第１実施形態の（２）に記載の効果に加えて以下に列挙する効果が得られるようになる。
（４）第３実施形態では、電池モジュールＭに対し、拡散抵抗領域の複素インピーダンスを測定し、複素インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜を微小短絡傾向状態を判定するためのパラメータとして検出する。拡散抵抗領域は、複素インピーダンス曲線Ｎのうち低周波数側に表れる部分であって、微小短絡傾向状態の電池モジュールＭは拡散抵抗領域におけるインピーダンス変化が顕著になる。このため検出した複素インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜と予め設定した下限閾値Ｚｍｉｎとを比較することによって、微小短絡傾向状態の判定精度を向上できる。従って微小短絡傾向状態が生じたときに他のパラメータでは変化の小さい電池であっても、非破壊で微小短絡傾向状態を検出することができる。
As described above, according to the third embodiment, the effects listed below can be obtained in addition to the effects described in (2) of the first embodiment.
(4) In the third embodiment, the complex impedance of the diffused resistance region is measured for the battery module M, and the absolute value | Z | of the complex impedance is detected as a parameter for determining the micro short-circuit tendency state. The diffused resistance region is a portion that appears on the low frequency side of the complex impedance curve N, and the battery module M in the state of a minute short circuit has a significant impedance change in the diffused resistance region. For this reason, by comparing the absolute value | Z | of the detected complex impedance with the preset lower limit threshold value Zmin, it is possible to improve the determination accuracy of the micro short-circuit tendency state. Therefore, even when the battery has a small change in other parameters when the minute short-circuit tendency state occurs, the minute short-circuit tendency state can be detected without destruction.
（第４実施形態）
次に、本発明を具体化した第４実施形態を図８にしたがって説明する。尚、第３実施形態は、第１実施形態の判定方法の手順を変更したのみの構成である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIG. Note that the third embodiment has a configuration in which the procedure of the determination method of the first embodiment is changed.
電池状態判定装置１０の動作について説明する。本実施形態の動作及び第１実施形態の動作の共通部分については、同一のステップ番号を付して説明を省略する。本実施形態では微小短絡傾向状態の判定に複素インピーダンスの虚軸成分Ｚｉｍｇ及び実軸成分Ｚｒｅａｌを用い、これらの成分の両方が、各々設定された下限閾値Ｚｊｍｉｎ，Ｚｒｍｉｎ以上である場合に良品判定を行う。虚軸成分Ｚｉｍｇの下限閾値Ｚｊｍｉｎは第１実施形態と同様であり、実軸成分Ｚｒｅａｌの下限閾値Ｚｒｍｉｎは第２実施形態と同様である。虚軸成分Ｚｉｍｇ及び実軸成分Ｚｒｅａｌの条件が満たされたもののみ良品判定を行うことによって、微小短絡傾向状態の判定精度を向上するとともに、液抵抗・部品抵抗等の増加による異常の有無についての評価を行うことができる。
The operation of the battery
図８に示すように、判定装置１２は、測定装置１１を制御して、電池モジュールＭのＳＯＣ調整を行う（ステップＳ１）。ＳＯＣ調整部１１ｂは、電池モジュールＭの放電（又は充電）を行い、ＳＯＣを低い状態にする。具体的には電池モジュールＭのＳＯＣを２０％以下にすることが好ましく、５％以下にすることが特に好ましい。このようにＳＯＣを低い状態にすると、ＳＯＣが高い状態に比べインピーダンス変化が顕著となり判定しやすくなる。またＳＯＣを５％以下にすると、インピーダンス変化が特に顕著になり、判定精度をより向上できる。
As shown in FIG. 8, the
また判定装置１２は、電池モジュールＭの複素インピーダンス測定（ステップＳ２）を行い、測定値に基づき複素インピーダンスの虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜及び実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜を算出する（ステップＳ３０）。このとき虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜及び実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜は、一回の測定から得ることができるので判定にかかる時間が極端に長くなることはない。
Further, the
また判定装置１２は、ＲＯＭ１２ｃから、虚軸成分の絶対値の下限閾値Ｚｊｍｉｎ及び実軸成分の絶対値の下限閾値Ｚｒｍｉｎを読み出し（ステップＳ３１）、虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が下限閾値Ｚｊｍｉｎ未満、又は実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜が下限閾値Ｚｒｍｉｎ未満であるか否かを判断する（ステップＳ３２）。
Further, the
虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が下限閾値Ｚｊｍｉｎ以上、且つ実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜が下限閾値Ｚｒｍｉｎ以上であると判断すると（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、判定対象の電池モジュールＭが微小短絡傾向状態ではないとして、良品判定を行う（ステップＳ６）。 If it is determined that the absolute value | Zimg | of the imaginary axis component is equal to or greater than the lower limit threshold Zjmin and the absolute value | Zreal | of the real axis component is equal to or greater than the lower limit threshold Zrmin (YES in step S32), the battery module M to be determined is very small. A non-defective product is determined not to be in a short-circuit tendency state (step S6).
一方、虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が下限閾値Ｚｊｍｉｎより小さい、又は実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜が下限閾値Ｚｒｍｉｎより小さい場合には（ステップＳ３２においてＮＯ）、電池モジュールＭが微小短絡傾向状態であると判定する（ステップＳ７）。即ち、虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜及び実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜の両方が下限閾値Ｚｊｍｉｎ，Ｚｒｍｉｎ以上である電池モジュールＭのみ良品判定をしているため、微小短絡傾向状態であるにも関わらず、誤って良品判定することを抑制できる。 On the other hand, when the absolute value | Zimg | of the imaginary axis component is smaller than the lower limit threshold Zjmin, or the absolute value | Zreal | of the real axis component is smaller than the lower limit threshold Zrmin (NO in step S32), the battery module M is slightly short-circuited. It determines with it being a tendency state (step S7). That is, only the battery module M in which the absolute value | Zimg | of the imaginary axis component and the absolute value | Zreal | of the real axis component are both equal to or lower than the lower thresholds Zjmin and Zrmin is judged as a non-defective product. Nevertheless, it is possible to suppress erroneous determination of non-defective products.
以上説明したように、第４実施形態によれば、第１実施形態の（１），（２）に記載の効果に加えて以下に列挙する効果が得られるようになる。
（５）第４実施形態では、電池状態判定装置１０は、複素インピーダンスの虚軸成分の絶対値｜Ｚｉｍｇ｜に加え、実軸成分の絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜を微小短絡傾向状態を判定するためのパラメータとして検出する。そして絶対値｜Ｚｉｍｇ｜が虚軸成分の下限閾値Ｚｊｍｉｎより小さい、又は絶対値｜Ｚｒｅａｌ｜が実軸成分の下限閾値Ｚｒｍｉｎより小さい場合には微小短絡傾向と判定し、各絶対値｜Ｚｉｍｇ｜，｜Ｚｒｅａｌ｜が各下限閾値Ｚｊｍｉｎ，Ｚｒｍｉｎ以上である場合にのみ良品判定する。このため、微小短絡傾向状態であるにも関わらず、誤って良品判定することを抑制できる。
As described above, according to the fourth embodiment, the effects listed below can be obtained in addition to the effects described in (1) and (2) of the first embodiment.
(5) In the fourth embodiment, the battery
尚、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記各実施形態では、ＳＯＣを２０％以下とした電池モジュールＭの複素インピーダンスを測定したが、ＳＯＣが２０％超で微小短絡傾向状態が検出可能な電池であれば、電池モジュールＭのＳＯＣを２０％超にした状態で測定しても構わない。
In addition, the said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
In each of the above embodiments, the complex impedance of the battery module M with an SOC of 20% or less was measured. However, if the SOC is more than 20% and the battery can detect a micro short-circuit tendency state, the SOC of the battery module M is You may measure in the state which exceeded 20%.
・上記各実施形態では、電池モジュールＭを判定対象とし、電池モジュールＭを複数のバッテリーセルから構成したが、単数のバッテリーセルを判定対象としてもよい。また判定対象を、複数の電池モジュールＭから構成される電池スタックとしてもよい。 In each of the above embodiments, the battery module M is a determination target and the battery module M is configured from a plurality of battery cells. However, a single battery cell may be the determination target. The determination target may be a battery stack including a plurality of battery modules M.
・上記実施形態では、測定装置１１及び判定装置１２を用いて、電池モジュールＭの微小短絡傾向状態を判定したが、本発明の電池状態判定装置は、その構成に限定されない。例えば、測定装置１１のＳＯＣ調整部１１ｂとインピーダンス測定部１１ａは別の装置でもよい。
-In the above-mentioned embodiment, although the minute short circuit tendency state of battery module M was judged using measuring
・上記各実施形態では、ＳＯＣを測定する方法として充電電流の積算値を算出する方法を用いたが、電圧値や温度等の他のパラメータに基づき算出する方法、又は電流値を含めたそれらのパラメータを組み合わせて算出する方法を用いてもよい。 In each of the above embodiments, the method of calculating the integrated value of the charging current is used as a method of measuring the SOC, but the method of calculating based on other parameters such as the voltage value and temperature, or those including the current value A method of calculating by combining parameters may be used.
１０…電池状態判定装置、１１…測定装置、１１ａ…インピーダンス測定部、１２…検出部、記憶部、判定部を構成する判定装置、Ｃ…拡散抵抗領域、Ｆｄｉｆ…測定周波数、Ｍ…二次電池としての電池モジュール、Ｎ…複素インピーダンス曲線、Ｚ…複素インピーダンス、Ｚｉｍｇ…虚軸成分、Ｚｒｅａｌ…実軸成分、Ｚｊｍｉｎ，Ｚｒｍｉｎ，Ｚｍｉｎ…下限閾値。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
拡散抵抗領域に対応する周波数を測定周波数とし、該測定周波数の交流電圧又は交流電流を判定対象の二次電池に印加して複素インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンス測定部から得られた前記複素インピーダンスの虚軸成分の絶対値を検出する検出部と、
前記微小短絡傾向状態である二次電池の前記虚軸成分の絶対値の測定結果に基づき設定された下限閾値を記憶する記憶部と、
前記検出部によって検出された前記虚軸成分の絶対値と前記下限閾値とを比較し、前記虚軸成分の絶対値が前記下限閾値よりも小さい場合に、前記判定対象の二次電池が前記微小短絡傾向状態であると判定する判定部とを備えた電池状態判定装置。 A battery state determination device for determining a micro short-circuit tendency state that is a state in which a micro short circuit has occurred or a state in which a micro short circuit is highly likely to occur with respect to a secondary battery,
An impedance measuring unit that measures the complex impedance by applying a frequency corresponding to the diffusion resistance region as a measurement frequency, and applying an AC voltage or an AC current of the measurement frequency to the secondary battery to be determined;
A detection unit for detecting an absolute value of an imaginary axis component of the complex impedance obtained from the impedance measurement unit;
A storage unit that stores a lower threshold set based on a measurement result of an absolute value of the imaginary axis component of the secondary battery that is in a state of a tendency toward short-circuiting,
The absolute value of the imaginary axis component detected by the detection unit is compared with the lower limit threshold value, and when the absolute value of the imaginary axis component is smaller than the lower limit threshold value, the secondary battery to be determined is the minute A battery state determination apparatus comprising: a determination unit that determines that a short-circuit tendency state exists.
前記記憶部は、前記虚軸成分の絶対値に対応する第１の下限閾値とともに、前記微小短絡傾向状態である二次電池の前記実軸成分の絶対値の測定結果に基づき設定された第２の下限閾値を記憶し、
前記判定部は、判定対象の二次電池の前記虚軸成分の絶対値が前記第１の下限閾値よりも小さい、又は、前記実軸成分の絶対値が前記第２の下限閾値よりも小さい場合に、判定対象の二次電池が前記微小短絡傾向状態であると判定する請求項１又は２に記載の電池状態判定装置。 The detection unit calculates the absolute value of the real axis component of the complex impedance together with the absolute value of the imaginary axis component,
The storage unit is set based on a measurement result of an absolute value of the real axis component of the secondary battery that is in a short-circuit tendency state together with a first lower limit threshold value corresponding to the absolute value of the imaginary axis component. Remember the lower threshold of
In the case where the absolute value of the imaginary axis component of the secondary battery to be determined is smaller than the first lower limit threshold or the absolute value of the real axis component is smaller than the second lower limit threshold. The battery state determination apparatus according to claim 1, wherein the determination-target secondary battery is determined to be in the state of a tendency toward short-circuiting.
拡散抵抗領域に対応する周波数を測定周波数とし、該測定周波数の交流電圧又は交流電流を判定対象の二次電池に印加して複素インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンス測定部から得られた前記複素インピーダンスの実軸成分の絶対値を検出する検出部と、
前記微小短絡傾向状態である二次電池の前記実軸成分の測定結果に基づき設定された下限閾値を記憶する記憶部と、
前記検出部によって検出された前記実軸成分の絶対値と前記下限閾値とを比較し、前記実軸成分の絶対値が前記下限閾値よりも小さい場合に、前記判定対象の二次電池が前記微小短絡傾向状態であると判定する判定部とを備えた電池状態判定装置。 A battery state determination device for determining a micro short-circuit tendency state that is a state in which a micro short circuit has occurred or a state in which a micro short circuit is highly likely to occur with respect to a secondary battery,
An impedance measuring unit that measures the complex impedance by applying a frequency corresponding to the diffusion resistance region as a measurement frequency, and applying an AC voltage or an AC current of the measurement frequency to the secondary battery to be determined;
A detection unit for detecting an absolute value of a real axis component of the complex impedance obtained from the impedance measurement unit;
A storage unit that stores a lower limit threshold set based on a measurement result of the real axis component of the secondary battery that is in a state of a tendency toward short-circuiting,
The absolute value of the real axis component detected by the detection unit is compared with the lower limit threshold value, and when the absolute value of the real axis component is smaller than the lower limit threshold value, the secondary battery to be determined is the minute A battery state determination apparatus comprising: a determination unit that determines that a short-circuit tendency state exists.
拡散抵抗領域に対応する周波数を測定周波数とし、該測定周波数の交流電圧又は交流電流を判定対象の二次電池に印加して複素インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンス測定部から得られた前記複素インピーダンスの絶対値を検出する検出部と、
前記微小短絡傾向状態である二次電池の前記複素インピーダンスの測定結果に基づき設定された下限閾値を記憶する記憶部と、
前記検出部によって検出された前記複素インピーダンスの絶対値と前記下限閾値とを比較し、前記複素インピーダンスの絶対値が前記下限閾値よりも小さい場合に、前記判定対象の二次電池が前記微小短絡傾向状態であると判定する判定部とを備えた電池状態判定装置。 A battery state determination device for determining a micro short-circuit tendency state that is a state in which a micro short circuit has occurred or a state in which a micro short circuit is highly likely to occur with respect to a secondary battery,
An impedance measuring unit that measures the complex impedance by applying a frequency corresponding to the diffusion resistance region as a measurement frequency, and applying an AC voltage or an AC current of the measurement frequency to the secondary battery to be determined;
A detection unit for detecting an absolute value of the complex impedance obtained from the impedance measurement unit;
A storage unit that stores a lower limit threshold set based on the measurement result of the complex impedance of the secondary battery that is in a state of a tendency toward short-circuiting,
The absolute value of the complex impedance detected by the detection unit is compared with the lower limit threshold value, and when the absolute value of the complex impedance is smaller than the lower limit threshold value, the secondary battery to be determined has a tendency to be short-circuited. The battery state determination apparatus provided with the determination part which determines with it being in a state.
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